السيارات الهجينة (سيارات الهايبرد)

ما هي السيارات الهجينة؟ وما أهم مواصفاتها؟ وهل هي أفضل من السيارات الكهربائية وتلك التي تعمل بالبنزين أو الديزل؟
الكاتب:طارق عيد
تاريخ النشر: 19/11/2017
آخر تحديث: 19/11/2017
السيارات الهجينة أو سيارات الهايبرد

من المحتمل أنّك قد قرأت في أحد المقالات عن كون إحدى الشركات قد طرحت سيارتها الهجينة الجديدة أو في حال كنت تبحث عن سيارة فقد يكون أحد الباعة عرض عليك شراء واحدة.

لكن ماذا نعني بقولنا أنّ هذه السيارة هجينة؟ وما الاختلاف بينها وبين السيارات العادية؟ وأيضاً يجب أن نسأل أنفسنا هل يجب علينا أن نبدأ بالتفكير في اقتناء إحدى هذه السيارات؟

وفي هذه الحالة هل هناك نوع مفضل يجب أن نختاره؟

بين السيارات التي تعمل بالوقود الأحفوري والمنتشرة في كافة أنحاء العالم والسيارات الكهربائية التي قد يعتبرها البعض مستقبل السيارات تأتي السيارة الهجينة لتجمع بين خصائص كلا النوعين السابقين وتعطي أداء يتفوق عليهما.

وعلى الرغم من أنّ هذا النوع من السيارات حديث العهد نسبياً إلا أنّه شهد في الفترة الأخيرة العديد من التحديثات.

بعد اختراع العجلة بدأ الإنسان باستخدامها في صناعة العربات، التي كانت على الرغم من استخدامها لقوة الدفع العضلية؛ نقلة نوعية ساهمت في تسهيل حركة الإنسان.

ومع قيامه بتدجين الحيوانات أخذ يستعملها لنقل العربات ومساعدته في سفراته الطويلة ومساعدته في نقل الأغراض والأمتعة أيضاً.

مع نهاية القرن التاسع عشر وكنتيجة للثورة الصناعية ظهرت سيارات تستخدم المحركات الميكانيكية؛ تعمل على حرق الوقود النفطي لتحريكها وبدأت تنتشر بشكل كبير بين الناس في بدايات القرن العشرين.

وعلى الرغم من أننا مازلنا نستخدم هذا النوع من المحركات حتى اليوم، إلا أنّ الارتفاع الكبير في أسعار النفط والوقود في السنوات السابقة.

جعل الكثير من الشركات تتجه نحو صناعة سيارات تقلل من استهلاك الوقود الأحفوري وهدر الطاقة ويعرف هذا النوع اليوم بالسيارات الهجينة.

1

طريقة عمل سيارات الهايبرد الهجينة

إنّ السيارة الهجينة تشبه إلى حد كبير السيارات العادية من حيث الشكل حيث أنّ الاختلاف بين السيارتين يكون من ناحية مصادر الطاقة.

فحيث أنّ السيارات الكهربائية تستخدم محركاً كهربائياً يعتمد على بطاريات للحصول على الطاقة، وسيارات الوقود الأحفوري تقوم بحرق الديزل أو البنزين لتحريك السيارة.

فإن السيارات الهجينة تستخدم كلا المحركين معاً، فهناك محرك احتراق داخلي وآخر كهربائي داخل السيارة، حيث تقوم السيارة بالاستفادة من الميزات الموجودة في كليهما لتوفير الوقود.

مبدأ محرك السيارة الهجينة

 يقوم المبدأ الأساسي في محركات السيارات الهجينة على تحديد المصدر الأمثل للطاقة واستخدامه لمنحك الحد الأقصى من التوفير والفعالية.

عند القيادة بسرعات منخفضة فإن النظام الهجين للسيارة يقوم بشكل تلقائي بإيقاف محرك الوقود عن العمل واستخدام المحرك الكهربائي كمصدر للطاقة.

حيث تكون الطاقة اللازمة للحركة في حدودها الدنيا، أما عند القيادة بسرعات أكبر فإنّ كلاً المحركين يعملان معاً.

حيث يقوم المحرك الآخر بحرق الوقود لتأمين الطاقة الإضافية اللازمة للحركة بحيث يكون هدر الوقود شبه معدوم أو في حدوده الدنيا.

2

تصنيفات السيارة الهجينة وفق النوع ونظام العمل والاستطاعة

على الرغم من أنّ كافة السيارات التي تستخدم الكهرباء والوقود معاً كمصادر للطاقة يُطلق عليها مصطلح سيارات هجينة؛ فلا تتشارك جميع هذه السيارات بذات التصميم أو طريقة العمل نفسها.

ويمكن تصنيف السيارات الهجينة وفق ثلاثة معايير.

تصنيف السيارات الهجينة حسب النوع:

1. السيارات الهجينة التقليدية (True Hybrid)

صورة لمحرك السيارة الهجينة

في الواقع لم يكن هذا التصنيف موجوداً منذ زمن بعيد، إذ أنّ كافة السيارات الهجينة التي تم تصنيعها في البداية كانت تصنف ضمن هذا النوع، ويمكن معرفة السيارة الهجينة التقليدية من خلال أسلوب الشحن المستخدم.

إذ أنها تعتمد بشكل كلي على استعمال الطاقة الفائضة في السيارة لشحن البطارية وخاصة طاقة السيارة عند الكبح.

2. السيارات الهجينة القابلة للشحن من الشبكة (Plug in Hybrid)

سيارات الهايبرد القابلة للشحن

ظهر هذا النوع من السيارات في نهاية عام 2010 مع طرح سيارة شيفروليه فولت (Chevrolet Volt) في الأسواق لتبدأ بعدها شركات أخرى في طرح سيارات من نفس النوع.

كما هو الحال في السيارات الهجينة التقليدية فإن السيارة تقوم باستخدام الطاقة الضائعة لإعادة شحن البطارية، لكن الاختلاف يكمن في إمكانية شحن البطارية بشكل مباشر من شبكة التغذية.

على الرغم من أنّ هذه الطريقة قد تبدو مكلفة في البداية إلا أنها توفر الكثير من المال، إذ أنّ ثمن الكهرباء اللازمة لشحن البطارية من الشبكة أقل بكثير من ثمن الوقود اللازم لقيادة السيارة لنفس المسافة.

ومع وجود شواحن سريعة للبطارية يمكنك إعادة شحن البطارية خلال وقت قصير.

ميزات السيارة الهجينة القابلة للشحن

هذا النوع من السيارات يتميز غالباً ببطاريات أكبر حجماً ما يعني أنها قادرة على تخزين كمية أكبر من الطاقة، وبالتالي فهي توفر إمكانية القيادة بالاعتماد على الطاقة الكهربائية لوحدها لمسافات طويلة.

مما يمكن ترجمته إلى توفير أكثر في كمية الوقود.

تصنيف السيارات الهجينة حسب نظام العمل:

1. السيارات الهجينة ذات النظام التسلسلي (Series Hybrids)

طريقة عمل السيارات الهجينة ذات النظام التسلسلي

يعدّ هذا النموذج أقدم النماذج المستخدمة في تصنيع السيارات الهجينة، حيث يكون محرك الاحتراق الداخلي في هذا النوع مرتبطاً بشكل مباشر مع مولد كهربائي يقوم بتوصيل الكهرباء إلى شاحن خاص.

يقوم بإعادة شحن البطارية ومنها يتم توصيل الكهرباء إلى متحكمات تقوم بتغذية المحركات المتصلة بالعجلات.

ميزات السيارة الهجينة بالنظام التسلسلي

يقدم هذا النظام العديد من الحسنات:

  • حيث أنّ محرك الاحتراق الداخلي لا يتصل بشكل مباشر مع العجلات؛ مما يعني أنّه بإمكانك الاستفادة منه بفعالية أكبر وتقليل صرف الوقود.
  • فضلاً عن كون هذا النظام يغني عن استخدام علب السرعة.
  • وحيث أنّ العجلات تأخذ طاقتها بشكل مباشر من المحركات الكهربائية ومع كونها أكثر مردوداً من محركات الاحتراق الداخلي فإنّ هذا النظام يعتبر موفراً للطاقة.
  • ولا يجب أن ننسى أن الترتيب التسلسلي يتيح لك إيقاف تشغيل المحرك والقيادة باستخدام الطاقة المخزنة في البطارية.

سلبيات السيارة الهجينة بالنظام التسلسلي

  • أما من ناحية أخرى فإنّ هذا التوصيل المتسلسل لا يتيح استخدام محرك الاحتراق الداخلي لنقل الحركة للعجلات بشكل مباشر.
  • كما أنّ هذه القطع يمكن أن تكون ثقيلة الوزن وتزيد وزن السيارة بشكل ملحوظ.
  •  أيضاً كثرة الأجهزة الموجودة بين محرك الاحتراق الداخلي والمحرك الكهربائي قد تسبب بعض الضياع في الطاقة.

2. السيارات الهجينة ذات النظام التفرعي (Parallel Hybrids)

طريقة عمل السيارات الهجينة ذات النظام التفرعي

إنّ هذا النظام هو الأكثر انتشاراً في الوقت الحالي، تستخدمه أغلب الشركات في سياراتها الجديدة نظراً لكونه أكثر فعالية من النظام التسلسلي وأرخص ثمناً.

يتميز هذا النظام بكون المحرك مرتبطاً بشكل مباشر مع العجلات من خلال علبة السرعة، ومن الجانب الآخر يرتبط بعلبة السرعة محرك كهربائي متصل بالبطارية من خلال متحكم لتعديل الفولطية (Voltage) من جهد عالي إلى أقل.

على عكس النظام التسلسلي فإن هذا النظام لا يتضمن وجود مولد كهربائي، مما يعني أنّ المحرك لا يساهم بشحن البطاريات.

ولهذا فإنّ عملية الشحن تتم بشكل حصري باستخدام الطاقة الناتجة عن الكبح ضمن السيارات من النوع التقليدي أو باستخدام الكهرباء القادمة من الشبكة إن كانت السيارة من النوع القابل للشحن.

الإيجابيات في السيارة الهجينة بالنظام التفرعي

  • إذ أنّ توصيل محرك الاحتراق الداخلي بالعجلات بشكل مباشر يقلل من ضياع الطاقة.
  • يمكِّنك من استخدام محرك الاحتراق الداخلي لتوفير المزيد من القدرة لتحريك السيارة.
  • وحيث أنّ عدد المكونات في هذا النظام أقل فالسيارات العاملة على هذا النظام تكون أخف وزناً.

السلبيات في السيارة الهجينة بالنظام التفرعي

  • إذ أن محركات الاحتراق الداخلي ليست عملية في كافة السرعات.
  • كما أنّ هذا النظام يتطلب استخدام علبة سرعة على عكس النظام التسلسلي.
  • ونظراً لكون هذا النظام يستدعي اتصال مصدرين مختلفين للطاقة بعلبة السرعة فمن الواجب استخدام آليات معقدة للتوصيل منعاً لإعاقة أحدهما للآخر.

3. السيارات الهجينة ذات النظام المختلط

طريقة عمل سيارات الهايبرد ذات النظام المختلط

كما يوحي لك الاسم فإنّ هذه السيارات تستخدم نظاماً يجمع بين النظامين السابقين، إذ أنّ المحرك في هذا النظام يتصل بشكل مباشر مع العجلات عبر علبة سرعة من جهة.

ومن جهة أخرى يتصل مع مولد كهربائي يقوم بشحن البطارية أو يقدم الكهرباء بشكل مباشر للمحرك الكهربائي الذي يتصل أيضاً بعلبة السرعة.

في السيارات العاملة بهذا النظام يوجد حاسوب خاص يقوم باستشعار ظروف القيادة وحالة البطارية لاختيار وضع القيادة الأكثر ملاءمة للحصول على التوفير الأكبر.

فعندما تكون البطارية ممتلئة والطريق لا يتطلب الكثير من القدرة يقوم الحاسوب بإيقاف تشغيل محرك الاحتراق الداخلي والقيادة باستخدام الطاقة الكهربائية فقط.

أما عندما تحتاج السيارة للمزيد من العزم أو تنخفض نسبة الشحن في البطارية فإنّ الحاسوب يقوم بتشغيل محرك الاحتراق الداخلي بشكل تلقائي.

تصنيف السيارات الهجينة حسب الاستطاعة

تقسم السيارات الهجينة في هذا التصنيف حسب استطاعة المحركات الكهربائية المستخدمة فيها ونوع البطاريات الموجودة، حيث تقوم بعض الشركات بتخفيض هذه الاستطاعة لتقليل السعر والتكلفة، فقامت بتصنيفها إلى:

1. (Mini Hybrids)

تحوي هذه السيارات بطاريات صغيرة لتقليل التكلفة، يقتصر دورها على دعم محرك الاحتراق الداخلي فقط حيث لا تسمح سعة البطارية والمحركات الكهربائية بفصل محرك الاحتراق الداخلي.

2. (Mild Hybrids)

تكون المعدات الكهربائية في هذا النوع أكبر حجماً وتستخدم بشكل أساسي في السيارات ذات النظام التفرعي، لكنها أيضاً لا توفر إمكانية القيادة في الوضع الكهربائي بشكل كامل.

بل يمكنك استخدام هذا الوضع لمسافات قصيرة، ويكون ثمن هذه السيارات متوسطاً.

3. (Strong Hybrids)

يمكن أن تكون هذه السيارات من السيارات ذات النظام التسلسلي أو التفرعي أو حتى المختلط، يسمح هذا النوع من القيادة باستخدام الوضع الكهربائي وفصل محرك الاحتراق الداخلي بشكل كامل ولمسافات أكبر.

كما تدعم إمكانية الفصل الآلي لمحرك الاحتراق الداخلي عند التوقف لتوفير الوقود عند القيادة في المدن.

3

أهم الميزات الأساسية ومواصفات السيارات الهجينة

إيقاف المحرك الآلي

إنّ أكثر ما يتسبب في صرف الوقود في السيارات العادية هو التوقف المستمر حيث يقوم المحرك باستهلاك الوقود عند التوقف ويحتاج لكمية أكبر لإقلاع السيارة.

لذلك فإنّ السيارات الهجينة تقوم بفصل محرك الاحتراق الداخلي عند التوقف واستخدام المحرك الكهربائي لوحده لإقلاع السيارة.

الشحن عند الكبح

تكتسب السيارة طاقة حركية عند سيرها على الطرقات، حيث يعتمد مبدأ الكبح على زيادة الاحتكاك بين العجلات والطريق لتخفيض هذه الطاقة.

وعوضاً عن ترك هذه الطاقة تُهدر بشكل كامل تقوم السيارات الهجينة باستثمارها وتحويلها لطاقة كهربائية تستخدم لشحن البطاريات.

دعم المكابح كهربائياً

تستفيد السيارات الهجينة من اتصال المحركات الكهربائية بالعجلات بشكل مباشر وتقوم باستخدامها في عملية الكبح وتخفيض سرعة دوران العجلات.

4

السيارة الهجينة مرحلة انتقالية إلى السيارات الكهربائية

في الأساس إن السبب الرئيسي لصناعة هذه السيارات هو الرغبة في تخفيض استهلاك الوقود نتيجة الارتفاع في أسعاره.

لذلك يمكننا أن نعتبر أنّ السيارات الهجينة لا تعدو كونها نموذجاً انتقالياً بين السيارات العاملة على محركات الانتقال الداخلي والسيارات الكهربائية.

ومع أخذ الظروف الحالية والأبحاث المستمرة لتطوير السيارات الكهربائية؛ فيبدو أنّنا نقترب بشكل متسارع من الوصول إلى تصميم فعال وعملي لسيارات كهربائية تنافس السيارات العاملة على الوقود.

لكن لو نظرنا للموضوع بشكل واقعي فإنّ السيارات الهجينة ستبقى موجودة في الأسواق للعقدين القادمين على الأقل حيث أنّه لا يمكن استبدال جميع السيارات العادية بشكل فوري.

5

أهم ميزات السيارات الهجينة

  • تقوم بتوفير الوقود بشكل كبير، حيث تمكنك بعض السيارات الهجينة على قيادة ضعفي المسافة بنفس الكمية من الوقود.
  • تفيد البيئة، حيث تقوم بتقليل انبعاث غاز ثنائي أوكسيد الكربون.
  • تخفيف الضجيج وخاصة في المدن بسبب قدرتها على الإقلاع الكهربائي.
  • استخدام المحرك الكهربائي في الكبح يزيد من عمر المكابح بشكل ملحوظ.
  • تسمح للمصنعين باستخدام محركات أصغر للحصول على الأداء ذاته تقريباً؛ مما يساهم في تخفيض التكلفة ووزن السيارة.
6

أهم عيوب السيارات الهجينة

  • تحتاج هذه السيارات إلى معدات مرتفعة الثمن لتصنيعها كالبطاريات والمحركات الكهربائية، بالإضافة إلى أنظمة المراقبة الحاسوبية للسيارة.
  • ما يزال أداء السيارات الهجينة بعيداً عن أداء السيارات التقليدية عند القيادة على الطرقات الوعرة.
  • أسعار السيارات الهجينة عادة ما تكون أعلى من أسعار السيارات العادية.

في النهاية.. يمكن القول أنّ هذه السيارة هي الخيار الأفضل للقيادة في المدن خاصة تلك التي تشهد ازدحاماً خانقاً.

أما إن كنت تقود السيارة بشكل أساسي على الطرقات السريعة أو الطرقات الوعرة والجبلية فمازالت السيارات العادية هي خيارك الأفضل.

التعليـــقات
جميع التعليقات تعبر عن وجهة نظر اصحابها وليس عن وجهة نظر